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摘 要：针对水电站励磁系统运行过程中的常见故障，如整流电源故障、失磁故障、励磁变高压熔断器爆裂故障、自并励式励磁故障等等，介绍故障产生原因，并提出善处理水电站励磁系统故障的重要性及相关处理技术，不断降低水电站励磁系统发生运行故障的概率，提高励磁系统的调节能力，希望能够给相关工作人员提供良好的帮助与参考。
关键词：水电站；励磁系统；整流电源故障；失磁故障；励磁变高压熔断器爆裂故障
中图分类号：TV738 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0053-02
在工业经济持续发展的今天，水电站的重要作用不言而喻，励磁系统是水电站发电机的核心部分，具有良好的调节作用，不但能够保证水电站发电机的出口电压得到全面调节，而且对水电站的无功功率起到良好的调节作用，向水电站发电机转子提供可以调节的励磁直流电源，能够对发电机一端的电压进行有效控制，进一步满足水电站发电机的运行需求，提升电力系统的安全性能。为了保证水电站励磁系统能够可靠、安全、有序的运行，本文主要分析励磁系统常见故障与处理技术。
1 妥善处理水电站励磁系统故障的重要性
水电站发电机内部的励磁系统主要由两部分组成，分别是励磁功率单元和调节器，包括水电站发电机中的励磁电流与电源，各项电气设备等。由于励磁系统具有良好的调节功能，操作人员可以按照之前设定的调节标准，励磁系统通过收集与接收各项信号后，对励磁单元的输出进行全方面控制。而励磁系统内部的运行电流则主要由发电机转子产生而来。通过妥善处理水电站励磁系统运行故障，不仅能够对水电站中的电网系统起到良好保护作用，而且对水利发电机组的运行效率起到提升作用。
除此之外，通过对水电站励磁系统故障进行综合处理，能够保证发电机内部的励磁电流得到更好调节，防止发电机内部励磁电流过大或过小，进一步提升发电机组的可靠性。对于水电站中的有关技术人员来说，要结合发电机的运行状态，定期对励磁系统进行检修，在保证水电站励磁系统可靠运行的前提之下，有效降低水电站励磁系统发生故障的概率[1]。
2 案例分析
某水电厂位于广西省，主要由水库、一级水电站与二级水电站组成，装机容量达到了53000kW，包括立式机组与卧式机组两种机型，这两种机组中的配套励磁主要为电子控制式可控硅励磁、直流励磁机励磁与微机型控制式励磁等控制形式。在水力发电时，发电机与原动机作为重点组成部件，一旦发电机内部的励磁系统出现运行故障，会降低发电效率，也会对原动机产生较大影响。
3 水电站励磁系统常见故障与处理技术
3.1 整流电源故障及处理技术
水电站在正常运行的过程当中，发电机组中的可控硅并激采用26MW的机组，该机组在稳定运行的过程当中，能够对发电机的运行电压起到良好的调节与保护作用，发电机中的励磁装置能够稳定运行。但是，由于发电机励磁系统中的调节器和可控硅装置产生回路故障，会影响发电机的运行电压与电流。有关技术人员通过对励磁装置进行全面故障排查，重点检查励磁调节器抱和可控硅装置的运行状态，经过一定时间的检测之后，发现励磁调节器没有出现运行故障。
另外，技术人员对可控硅电源部位进行详细检查，发现闸刀位置出现力非常严重的断裂现象，励磁系统内部运行电流发生明显异常，电机的运行速率逐渐下降，因此，技术人员判断是励磁系统中的整流电源出现异常，电机的内部结构受到严重影响。
为了保证励磁系统整流电源故障得到更好处理，有关技术人员需要在最短的时间内更换可控硅电源，并准确输入B相闸刀，在保证励磁系统可靠、有序运行的前提之下，不断提升发电机的整体运行速率。技术人员也可以安装灵敏性能较好的报警装置，一旦电压回路出现大范围的运行故障，该装置能够及时发出报警信号，并开展有关试验，为发电机提供稳定的运行电压与电流。
3.2 失磁故障及处理技术
水电站励磁系统出现失磁故障的原因如下：①励磁系统中的某个部位出现严重故障，该部位的录波能够准确记录故障位置，该部位的电压数值会突然升高或降低，故有关技术人员需要在最短的时间之内找到励磁系统故障位置。②录波在启动的过程当中，各一段时间后，励磁系统的电压值会发生一定范围的下降，一直降到负值，在该状态之下，电流和定子电压会出现短时间的大幅度摆动。
为了更好地处理水电站励磁系统失磁故障，有关人员人员可以采取以下处理技术：①降低开关节点位置发生故障的概率，例如，有关技术人员可以提前在励磁系统开关位置安装故障监控录波器，对开关位置进行全面监控，如果发现该位置出现较大故障，要进行妥善处理。②技术人员要对励磁系统开关的节点位置进行全面检查，并根据励磁开关的运行状态，对原有的检查方法进行优化，进一步提升励磁开关的安全性能[2]。
3.3 励磁变高压熔断器爆裂故障及处理技术
励磁系统出现变高压熔断器爆裂故障的原因如下：①水电站中的水电机组结束运行之后，机组出现明显的跳闸现象，技术人员会听到响亮的鸣响。②由于有关技术人员对水电站励磁系统检查不及时，没有按照计划对励磁系统进行全方位检查，使得励磁变B相高压熔断器出现非常严重的运行故障，再加上系统调节器部位中的三相熔断器出现较大裂纹，影响励磁系统的安全运行水平。
励磁变高压熔断器爆裂故障处理措施如下：①技术人员根据水电站励磁的运行特点，重点检查发电机开关部位，有效减少开关跳闸故障的发生。②技术更换高压侧熔断器，并结合水电站励磁系统高压侧熔断器运行过程中经常出现的问题，提前制定好相应解决对策，在保证水电站励磁系统可靠、有序、安全运行的前提下，不断降低高压侧熔断器出现大规模运行故障的概率。
3.4 自并励试励磁故障及处理技术
产生自并励式励磁故障的原因如下：①由于自并励式励磁装置运行时间比较长，部分基件出现老化现象，影响机组的正常运行[3]。②在改变工况的基础之上，励磁系统的调节性能不断下降，一旦系统出现严重故障，强励不能够完全满足电网系统的整体运行需求。③由于换向器与电刷的维护难度越来越大，操作人员在更换碳刷的过程当中，要进行带电作业，励磁机要立即停止运行，影响换向器与电刷的维护效果。
处理措施：①合理控制自并励式励磁装置的运行时间，并定期检查各个基件，一旦发现基件出现老化，要及时更换。②尽可能的采用自并励静止励磁系统，有效提升励磁系统的精度。③采用先进的GEC-2E型全数字式非线性励磁装置，并在功率柜内部安装三相全控整流桥，不断降低换向器与电刷的维护难度。
另外，如果自并励试励磁系统初选绕组故障，会影响系统的电气性能，容易引发严重的励磁接地故障，因此，相关操作人员需要根据励磁回路的绝缘性能，判断系统出现接地故障的位置，做好全面检查工作。研究表明，通过对水电站励磁系统开关进行全面监控，能够有效提升励磁系统的稳定性，防止励磁系统出现逆状态。由于系统中的继电器接点出现严重故障，会对系统调节能力起到一定影响，因此，有关技术人员需要采用先进的变量监控方式进行监控，一旦发现励磁开关出现较大故障，及时处理，有效减少自并励试励磁故障的发生。
4 结束语
综上，通过详细介绍整流电源故障、失磁故障、励磁变高压熔断器爆裂故障、自并励式励磁故障原因与处理技术，能够帮助水电站中的技术人员更好的了解励磁系统内部结构特点。对于水电站中的有关技术人员而言，在实际工作中，要定期对励磁系统进行全面检查，在保证水电站励磁系统可靠运行的前提下，不断减少其发生故障的概率，推动我国水利工程的可持续发展。
参考文献
[1]曹春建，方 杰，黄靖乾，等.水电站水机电系统仿真建模及动态特性分析[J].长江科学院院报，2018，35（08）：132～138.
[2]苏敬爱.水电站电气设备改造应注意的几个问题——以坂头二級水电站为例[J].湖南水利水电，2018（03）：75～77.
[3]傅国斌，赵世昌，肖 明，等.某水电站3号发电机电力系统稳定器参数整定试验分析[J].青海电力，2018，37（01）：24～27+35.
收稿日期：2018-9-23
作者简介：谢 毅（1974-），男，助理工程师，大专，主要从事发电厂电力系统维护工作。
关键词：水电站；励磁系统；整流电源故障；失磁故障；励磁变高压熔断器爆裂故障
中图分类号：TV738 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0053-02
在工业经济持续发展的今天，水电站的重要作用不言而喻，励磁系统是水电站发电机的核心部分，具有良好的调节作用，不但能够保证水电站发电机的出口电压得到全面调节，而且对水电站的无功功率起到良好的调节作用，向水电站发电机转子提供可以调节的励磁直流电源，能够对发电机一端的电压进行有效控制，进一步满足水电站发电机的运行需求，提升电力系统的安全性能。为了保证水电站励磁系统能够可靠、安全、有序的运行，本文主要分析励磁系统常见故障与处理技术。
1 妥善处理水电站励磁系统故障的重要性
水电站发电机内部的励磁系统主要由两部分组成，分别是励磁功率单元和调节器，包括水电站发电机中的励磁电流与电源，各项电气设备等。由于励磁系统具有良好的调节功能，操作人员可以按照之前设定的调节标准，励磁系统通过收集与接收各项信号后，对励磁单元的输出进行全方面控制。而励磁系统内部的运行电流则主要由发电机转子产生而来。通过妥善处理水电站励磁系统运行故障，不仅能够对水电站中的电网系统起到良好保护作用，而且对水利发电机组的运行效率起到提升作用。
除此之外，通过对水电站励磁系统故障进行综合处理，能够保证发电机内部的励磁电流得到更好调节，防止发电机内部励磁电流过大或过小，进一步提升发电机组的可靠性。对于水电站中的有关技术人员来说，要结合发电机的运行状态，定期对励磁系统进行检修，在保证水电站励磁系统可靠运行的前提之下，有效降低水电站励磁系统发生故障的概率[1]。
2 案例分析
某水电厂位于广西省，主要由水库、一级水电站与二级水电站组成，装机容量达到了53000kW，包括立式机组与卧式机组两种机型，这两种机组中的配套励磁主要为电子控制式可控硅励磁、直流励磁机励磁与微机型控制式励磁等控制形式。在水力发电时，发电机与原动机作为重点组成部件，一旦发电机内部的励磁系统出现运行故障，会降低发电效率，也会对原动机产生较大影响。
3 水电站励磁系统常见故障与处理技术
3.1 整流电源故障及处理技术
水电站在正常运行的过程当中，发电机组中的可控硅并激采用26MW的机组，该机组在稳定运行的过程当中，能够对发电机的运行电压起到良好的调节与保护作用，发电机中的励磁装置能够稳定运行。但是，由于发电机励磁系统中的调节器和可控硅装置产生回路故障，会影响发电机的运行电压与电流。有关技术人员通过对励磁装置进行全面故障排查，重点检查励磁调节器抱和可控硅装置的运行状态，经过一定时间的检测之后，发现励磁调节器没有出现运行故障。
另外，技术人员对可控硅电源部位进行详细检查，发现闸刀位置出现力非常严重的断裂现象，励磁系统内部运行电流发生明显异常，电机的运行速率逐渐下降，因此，技术人员判断是励磁系统中的整流电源出现异常，电机的内部结构受到严重影响。
为了保证励磁系统整流电源故障得到更好处理，有关技术人员需要在最短的时间内更换可控硅电源，并准确输入B相闸刀，在保证励磁系统可靠、有序运行的前提之下，不断提升发电机的整体运行速率。技术人员也可以安装灵敏性能较好的报警装置，一旦电压回路出现大范围的运行故障，该装置能够及时发出报警信号，并开展有关试验，为发电机提供稳定的运行电压与电流。
3.2 失磁故障及处理技术
水电站励磁系统出现失磁故障的原因如下：①励磁系统中的某个部位出现严重故障，该部位的录波能够准确记录故障位置，该部位的电压数值会突然升高或降低，故有关技术人员需要在最短的时间之内找到励磁系统故障位置。②录波在启动的过程当中，各一段时间后，励磁系统的电压值会发生一定范围的下降，一直降到负值，在该状态之下，电流和定子电压会出现短时间的大幅度摆动。
为了更好地处理水电站励磁系统失磁故障，有关人员人员可以采取以下处理技术：①降低开关节点位置发生故障的概率，例如，有关技术人员可以提前在励磁系统开关位置安装故障监控录波器，对开关位置进行全面监控，如果发现该位置出现较大故障，要进行妥善处理。②技术人员要对励磁系统开关的节点位置进行全面检查，并根据励磁开关的运行状态，对原有的检查方法进行优化，进一步提升励磁开关的安全性能[2]。
3.3 励磁变高压熔断器爆裂故障及处理技术
励磁系统出现变高压熔断器爆裂故障的原因如下：①水电站中的水电机组结束运行之后，机组出现明显的跳闸现象，技术人员会听到响亮的鸣响。②由于有关技术人员对水电站励磁系统检查不及时，没有按照计划对励磁系统进行全方位检查，使得励磁变B相高压熔断器出现非常严重的运行故障，再加上系统调节器部位中的三相熔断器出现较大裂纹，影响励磁系统的安全运行水平。
励磁变高压熔断器爆裂故障处理措施如下：①技术人员根据水电站励磁的运行特点，重点检查发电机开关部位，有效减少开关跳闸故障的发生。②技术更换高压侧熔断器，并结合水电站励磁系统高压侧熔断器运行过程中经常出现的问题，提前制定好相应解决对策，在保证水电站励磁系统可靠、有序、安全运行的前提下，不断降低高压侧熔断器出现大规模运行故障的概率。
3.4 自并励试励磁故障及处理技术
产生自并励式励磁故障的原因如下：①由于自并励式励磁装置运行时间比较长，部分基件出现老化现象，影响机组的正常运行[3]。②在改变工况的基础之上，励磁系统的调节性能不断下降，一旦系统出现严重故障，强励不能够完全满足电网系统的整体运行需求。③由于换向器与电刷的维护难度越来越大，操作人员在更换碳刷的过程当中，要进行带电作业，励磁机要立即停止运行，影响换向器与电刷的维护效果。
处理措施：①合理控制自并励式励磁装置的运行时间，并定期检查各个基件，一旦发现基件出现老化，要及时更换。②尽可能的采用自并励静止励磁系统，有效提升励磁系统的精度。③采用先进的GEC-2E型全数字式非线性励磁装置，并在功率柜内部安装三相全控整流桥，不断降低换向器与电刷的维护难度。
另外，如果自并励试励磁系统初选绕组故障，会影响系统的电气性能，容易引发严重的励磁接地故障，因此，相关操作人员需要根据励磁回路的绝缘性能，判断系统出现接地故障的位置，做好全面检查工作。研究表明，通过对水电站励磁系统开关进行全面监控，能够有效提升励磁系统的稳定性，防止励磁系统出现逆状态。由于系统中的继电器接点出现严重故障，会对系统调节能力起到一定影响，因此，有关技术人员需要采用先进的变量监控方式进行监控，一旦发现励磁开关出现较大故障，及时处理，有效减少自并励试励磁故障的发生。
4 结束语
综上，通过详细介绍整流电源故障、失磁故障、励磁变高压熔断器爆裂故障、自并励式励磁故障原因与处理技术，能够帮助水电站中的技术人员更好的了解励磁系统内部结构特点。对于水电站中的有关技术人员而言，在实际工作中，要定期对励磁系统进行全面检查，在保证水电站励磁系统可靠运行的前提下，不断减少其发生故障的概率，推动我国水利工程的可持续发展。
参考文献
[1]曹春建，方 杰，黄靖乾，等.水电站水机电系统仿真建模及动态特性分析[J].长江科学院院报，2018，35（08）：132～138.
[2]苏敬爱.水电站电气设备改造应注意的几个问题——以坂头二級水电站为例[J].湖南水利水电，2018（03）：75～77.
[3]傅国斌，赵世昌，肖 明，等.某水电站3号发电机电力系统稳定器参数整定试验分析[J].青海电力，2018，37（01）：24～27+35.
收稿日期：2018-9-23
作者简介：谢 毅（1974-），男，助理工程师，大专，主要从事发电厂电力系统维护工作。